一种非线性梯度线圈及扫描方法技术

本发明专利技术涉及一种非线性梯度线圈，该非线性梯度线圈包括以阵列形式排列为多段环状线圈组的若干个线圈单元，每个线圈单元被配置为能够独立供电以改变所产生的磁场；每个线圈单元串联有屏蔽导线段，全部线圈单元的屏蔽导线段排列为包围多段环状线圈外层的屏蔽层。本发明专利技术的非线性梯度线圈取消了传统线性梯度复杂的绕线，将梯度线圈单元化；且只需使用小电压、小电流来驱动就可以实现空间编码，并且极大缩短了图像采集时间，还能够在实现更高梯度的情况下降低最大磁场强度的变化，从而减少PNS的产生。生。生。

【技术实现步骤摘要】
一种非线性梯度线圈及扫描方法


[0001]本专利技术属于磁共振扫描领域，具体涉及一种非线性梯度线圈及扫描方法。

技术介绍

[0002]磁共振成像技术是材料检测和现代医学领域不可或缺的一项影像技术。常规磁共振系统依托磁体、梯度系统、射频系统三大硬件进行信号产生和获取，其中梯度部分由X、Y、Z三个方向的线性梯度线圈组成，用来选层、频率编码以及相位编码。线性梯度线圈的绕线十分复杂，对制造工业及成本的需求都较高。
[0003]在进行磁共振扫描时，我们只能采集到整个图像（所有体素）所发出的信号总和，所以我们需要一定的手段将每个体素发出的信号与采集到的总信号对应起来，这就是“空间编码”的过程。比如我们用经纬度去定位地球上的任意位置这种方式，就是对地球进行编码的过程，相似的，现有商用磁共振的常规线性梯度编码的逻辑与之类似，利用线性且正交的X、Y梯度对图像进行空间编码，这是一种直观且方便的方式，因为可以直接对采集到的总信号做傅里叶变换得到图像。利用常规线性X、Y梯度编码通常要经过相位编码和频率编码两个过程，只在一些特殊的采集方式中不需要显性相位编码，例如radial、spiral。但这两种方式的主流重建思路依旧是填充k空间、重新网格化、最后傅里叶变换，整体流程较多，扫描速度较慢。
[0004]另外，在用于医学检测的常规磁共振成像技术中，使用一些快速成像序列例如EPI、TSE时，其过高的梯度磁场切换率会引起周围神经刺激（PNS），带来严重且痛苦的肌肉收缩/痉挛，甚至有可能导致心律失常。

技术实现思路

[0005]基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本专利技术的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本专利技术的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种非线性梯度线圈及扫描方法。
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种非线性梯度线圈，该非线性梯度线圈包括以阵列形式排列为多段环状线圈组的若干个线圈单元，每个线圈单元被配置为能够独立供电以改变所产生的磁场；每个线圈单元串联有屏蔽导线段，全部线圈单元的屏蔽导线段排列为包围多段环状线圈外层的屏蔽层。
[0007]作为优选方案，同一段环状线圈组的若干线圈单元的屏蔽导线段沿环形排列为屏蔽环，若干段环状线圈组的屏蔽环沿柱形面排列为屏蔽层。
[0008]作为优选方案，环状线圈组分为内线圈组及外线圈组，内线圈组与外线圈组在环状线圈组的周向以一定角度交错，并在环状线圈组的轴向部分相叠，以减小多段环状线圈组的整体尺寸、提高空间自由度。。
[0009]作为进一步优选的方案，环状线圈组包括两个内线圈组及三个外线圈组，每个线
圈组由八个线圈单元组成。
[0010]作为进一步优选的方案，线圈单元外设有支撑外壳，内线圈组与外线圈组的支撑外壳交错相叠。
[0011]作为进一步优选的方案，非线性梯度线圈还包括水冷管，水冷管的管壁与支撑外壳固定连接，固定线圈单元的位置并导出热量。
[0012]另一方面，本专利技术还提供一种非线性梯度扫描方法，方法包括：以不同的电流分别驱动多个线圈单元，调节每个线圈单元的驱动电流，产生伪线性梯度磁场和二阶球谐场的旋转叠加磁场，每个线圈单元的驱动电流随时间变化，使旋转叠加磁场于空间中旋转；在旋转叠加磁场每次旋转后进行采样；根据采样数据重建图像，完成扫描。
[0013]作为优选方案，方法还包括：单独驱动每个线圈单元，得到单独每个线圈单元的梯度场图；根据采样的序列，将单独每个线圈单元的梯度场图组合，得到采样的序列的总梯度场图；使用总梯度场图进行图像的重建。
[0014]作为优选方案，方法还包括：使用单激发完成采样扫描。
[0015]作为进一步优选的方案，在旋转叠加磁场每次旋转后改变驱动电流，以逐渐增强或减弱旋转叠加磁场的梯度。
[0016]本专利技术与现有技术相比，有益效果是：1）取消了传统线性梯度复杂的绕线，将梯度线圈单元化，大大减轻了制作工艺和成本，单元化后的梯度线圈电感降低，切换率得到提高；2）对于单元化的低电感非线性梯度线圈来说，只需使用小电压、小电流来驱动就可以实现空间编码，而传统线性梯度为了实现所需的高线性度，需要高电压和高电流；3）非线形梯度编码场能够极大缩短图像采集时间，突破了传统线性梯度并行成像加速因子的限制；4）非线性梯度编码方式能够在实现更高梯度的情况下降低最大磁场强度的变化，从而减少PNS的产生。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例的非线性梯度线圈的布线图；图2是本专利技术实施例的非线性梯度线圈的布线图；图3是本专利技术实施例的线圈单元的布线图；图4是本专利技术实施例的线圈单元的整体结构示意图；图5是本专利技术实施例的非线性梯度线圈的整体结构示意图；图6是本专利技术实施例的非线性梯度线圈的整体结构示意图；图7是本专利技术实施例的伪线性梯度磁场的磁场分布图；图8是本专利技术实施例的二阶球谐场的磁场分布图；
图9是本专利技术实施例的旋转叠加磁场的磁场分布图；图10是本专利技术实施例的旋转叠加磁场的磁场分布图；图11是本专利技术实施例的旋转叠加磁场的磁场分布图。
具体实施方式
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对照附图说明本专利技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
[0019]实施例：本专利技术提供一种非线性梯度线圈，其整体布线结构如图1和图2所示，该非线性梯度线圈包括多段并列的环状线圈组，每段环状线圈组均由多个以环状排列的线圈单元组成。在图1的优选实施例中，环装线圈组选用5段，且每段环状线圈组由8个围成环形的线圈单元组成。每个线圈单元都与供电机构连接，并由单独的驱动电流所驱动，从而可以通过调节施加于某一单元的驱动电流单独改变这一单元产生的磁场。相比于传统梯度线圈，本专利技术线圈单元的每个单元能够使用较小电流独立驱动，从而产生任意所需的梯度磁场模式，传统线性梯度线圈为了实现高线性度需要高电压和高电流，相比之下本专利技术的结构和绕线设计更简单、电感更小、功耗更低。
[0020]每个线圈单元的布线如图3所示，整体结构如图4所示，线圈以回形盘旋绕制以提供磁场，另外在线圈单元的前段还串联屏蔽导线段，屏蔽导线段与线圈使用同一根导线绕制而成。在线圈上安装如图4的支撑外壳，支撑外壳还为屏蔽导线段设置了支撑架。当同段环状线圈组的线圈单元排列完成后，其支撑外壳连接成一个多边形环，而各个线圈单元的屏蔽导线段于环状线圈组的外侧排列成环形。多段环形线圈组连接后其屏蔽导线段所成的环形在一个柱形面内构成屏蔽层。套设支撑外壳后的非线性梯度线圈，其整体结构如图5和图6所示。
[0021]在一些实施例中，如图2、6所示，还设置水冷管1平行于环状线圈组的轴线方向连接若干线圈单元，水冷管1能够将线圈单元导线的热量导出，且其管壁与支撑外壳固定连接，以支撑固定线圈单元、维持整体结构。
[0022]在一些实施例中，为了减小本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非线性梯度线圈，其特征在于，所述非线性梯度线圈包括以阵列形式排列为多段环状线圈组的若干个线圈单元，每个所述线圈单元被配置为能够独立供电以改变所产生的磁场；每个所述线圈单元串联有屏蔽导线段，全部所述线圈单元的屏蔽导线段排列为包围所述多段环状线圈外层的屏蔽层。2.如权利要求1所述的一种非线性梯度线圈，其特征在于，同一段所述环状线圈组的若干所述线圈单元的屏蔽导线段沿环形排列为屏蔽环，若干段所述环状线圈组的所述屏蔽环沿柱形面排列为所述屏蔽层。3.如权利要求1所述的一种非线性梯度线圈，其特征在于，所述环状线圈组分为内线圈组及外线圈组，所述内线圈组与所述外线圈组在所述环状线圈组的周向以一定角度交错，并在所述环状线圈组的轴向部分相叠，以减小所述多段环状线圈组的整体尺寸、提高空间自由度。4.如权利要求3所述的一种非线性梯度线圈，其特征在于，所述环状线圈组包括两个所述内线圈组及三个所述外线圈组，每个所述线圈组由八个所述线圈单元组成。5.如权利要求3所述的一种非线性梯度线圈，其特征在于，所述线圈单元外设有支撑外壳，所述内线圈组与所述外线圈组的支撑外壳交错相叠。6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张孝通，屈淑娴，尚海方，唐逸，唐晓翠，
申请(专利权)人：浙江浙大西投脑机智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：